คอมพิวเตอร์ควอนตัมคืออุปกรณ์ใด ๆ ที่ใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์เชิงกลเชิงควอนตัมเพื่อเรียกใช้อัลกอริทึม เนื่องจากคอมพิวเตอร์ควอนตัมมีคุณสมบัติการคำนวณที่แตกต่างกันมากกว่าคอมพิวเตอร์ทั่วไปข้อมูลที่จัดขึ้นในคอมพิวเตอร์ควอนตัมจึงเรียกว่า qubits มากกว่าบิต ในคอมพิวเตอร์ทั่วไปข้อมูลจะถูกแสดงด้วยร่องขนาดเล็กบนฮาร์ดดิสก์ ในคอมพิวเตอร์ควอนตัมข้อมูลจะถูกแทนด้วยคุณสมบัติควอนตัมของโมเลกุลที่กำหนดหรือชุดของโมเลกุล
แทนที่จะทำการคำนวณด้วยการดึงข้อมูลจากฮาร์ดดิสก์และประมวลผลโดยใช้วงจรรวมที่เต็มไปด้วยประตูตรรกะคอมพิวเตอร์ควอนตัมประมวลผลข้อมูลโดยการทิ้งระเบิดโมเลกุลที่บรรจุข้อมูลที่มีพัลส์สั้นของรังสี แต่ละรอบการทิ้งระเบิดแสดงให้เห็นถึงการดำเนินงานอัลกอริทึมกับข้อมูลที่มีอยู่ภายในโมเลกุล เมื่ออัลกอริทึมสิ้นสุดสถานะควอนตัมของโมเลกุลจะถูกวัดซึ่งเป็นกระบวนการที่ทำให้เกิดอคติผลลัพธ์สุดท้าย นี่เป็นเพราะธรรมชาติที่ไม่แน่นอนของกลศาสตร์ควอนตัม
เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ขั้นตอนวิธีการคำนวณเชิงควอนตัมจะถูกเรียกใช้หลายครั้งและค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักของผลลัพธ์จะเข้าใกล้คำตอบที่ถูกต้อง เนื่องจากปรากฏการณ์เชิงกลเชิงควอนตัมมีความน่าจะเป็นโดยธรรมชาติมากกว่าที่จะกำหนดได้คำตอบที่กำหนดชัดเจนในการลองครั้งแรกจึงเป็นไปไม่ได้
คอมพิวเตอร์ควอนตัมมีความสามารถบางอย่างที่คอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมขาด การคำนวณควอนตัมช่วยให้สามารถแยกตัวประกอบจำนวนมากได้อย่างรวดเร็ว (การคุกคามอย่างชัดเจนต่อเทคนิคการเข้ารหัสแบบดั้งเดิม) การจำลองปรากฏการณ์ควอนตัมที่แม่นยำยิ่งขึ้นและการค้นหาฐานข้อมูลที่มีประสิทธิภาพมาก
สำหรับพื้นที่การค้นหาใด ๆ ของโหนดขนาด n ซึ่งแต่ละโหนดแสดงวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้มีวิธีแก้ปัญหาเพียงวิธีเดียวเท่านั้นและแต่ละโหนดจะต้องตรวจสอบคุณสมบัติแต่ละอย่างเพื่อหาคุณสมบัติที่สอดคล้องกับวิธีการแก้ปัญหาที่ถูกต้อง ในคอมพิวเตอร์ทั่วไปเวลาค้นหาเฉลี่ยคือระยะเวลาที่ใช้ในการตรวจสอบแต่ละโหนดคูณจำนวนโหนด ( n ) หารด้วยสอง (อาจเป็นไปได้ที่โซลูชันจะพบประมาณครึ่งทางผ่านการค้นหา) ในคอมพิวเตอร์ควอนตัมเวลาค้นหาเฉลี่ยคือระยะเวลาที่ใช้ในการตรวจสอบแต่ละโหนดคูณสแควร์รูทของ n สิ่งนี้ทำให้เกิดข้อได้เปรียบอย่างมากซึ่งจะน่าประทับใจยิ่งขึ้นเมื่อเราพิจารณาปัญหาที่ใหญ่กว่าเท่านั้น
ยังไม่สามารถเข้าใจการใช้งานทั้งหมดของคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่เป็นผู้ใหญ่ จำนวน qubits ที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีมาในระบบคอมพิวเตอร์ควอนตัมหนึ่งคือ 7 เนื่องจากการวิจัยคอมพิวเตอร์ควอนตัมยังดำเนินต่อไปอย่างรวดเร็วในการระดมทุนหลายล้านดอลลาร์มันจะใช้เวลาพอสมควรจนกว่าจะมีการพัฒนาที่สำคัญเกิดขึ้น
